[发明专利]卫星DTN网络的时间扩散性路由搜寻方法

说明书

本发明提供了一种卫星DTN网络的时间扩散性路由搜寻方法，该方法用于解决间断性中继卫星网络的路由选择问题，由CGR原理改进得到。本发明所描述的ERSA算法计算时变网络的所有信息，其搜寻到的路径包括直接连通的端到端路径和和存储等待依靠间断链路进行通信的路径，并进行量化分析。两种新的路径衡量标准考虑了链路的传输性能，以此保证数据的成功投递率和最短到达时间。可使用路径的增加提高了算法对于系统吞吐量性能的利用率。本发明的方法由于利用网络的全验信息和实时的网络状况，取得了更有效率的路由设计和传输质量。无论从客观评价指标还是主观视觉效果上都较传统方法有一定的优势。

技术领域

本发明属于深空通信技术领域，尤其涉及一种卫星DTN网络的路由搜寻方法。

背景技术

近地卫星空间网络是一个具有动态性，结构复杂的网络体系。通过有较好覆盖率的高轨道卫星作为骨干接点，为低轨道遥感卫星，无人机等提供数据通信保障，单颗对地观测遥感卫星由于其轨道特性，与地面站通信时间较短。为支持单一任务而铺设全球覆盖的星座会使得成本太高，而通过数颗卫星的中继网络可以实现明显改善时效性传输任务。通过数颗卫星中继的空间网络与地面网络相比具有以下几个特点：

1.在轨卫星高速运行，网络拓扑变化频繁，结构无周期性；

2.卫星轨道预定的，在三维空间可形成可预测模型；

3.双向链路具有不对称传输速率和较高的误码率特性，传播延时较大。

现有的通信协议无法适用于动态拓扑下的卫星网络和和时变的星间链路(ISL)。NASA开发的容迟容断容错网络(DTN,Delay/Disrupt-Tolerant Networking)被提出用于解决深空通信的问题，其核心思想是引入覆盖层bundle layer将低层协议互不相同的空间骨干网和局部网络互联，并将协议打包成“包裹”的形式以一种异步通信方式进行传输，为了在间断性频繁的网络中保障数据可靠传输，DTN采取存储-转发模式，bundle在节点中存储于永久存储设备中直到下一次传输机会到来时发送。为了解决可靠传输问题，2002年JPL提交了一份支持DTN网络协议的Licklider协议(LTP)用以保障在断续链路和运动模型的点对点传输。在多个实验中DTN网络协议体系被证明可以应对处理各种挑战性网络。

然而，DTN协议体系提出时间较短，尚只有一个基本框架，并没有典型的应用性范例，在某些协议细节方面例如拥塞控制、优化传输、路由、时间同步等尚待开发中，具有广阔的研究前景。将DTN用于解决近地卫星空间网络已经被广泛研究，其存储转发机制特别适合于卫星网络通信。

对于多颗星中继通信，传统卫星网络的路由决策依赖于具体卫星的中继或转发，如以下几种，并无优化的普遍的解决方案：

1.系统分割形路由，利用卫星网络拓扑的可预测性进行系统分割；

2.多层卫星网络路由，如MLSR；

3.区域分割类型路由，将地球表面划分成若干个区域，特定时间进入该区域的卫星获得与地理位置相对应的逻辑地址。